WO2015072019A1

WO2015072019A1 - 電気製品の製造方法

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Publication number: WO2015072019A1
Application number: PCT/JP2013/080927
Authority: WO
Inventors: 佐藤　彰; 光樹福田; 杉山　和弘
Original assignee: 株式会社ワンダーフューチャーコーポレーション
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-21
Also published as: US20160105972A1; JPWO2015072019A1; US9949375B2; TW201540153A; CN105557076A; KR101635442B1; EP3001782B1; CN105557076B; JP5682937B1; KR20150138862A; EP3001782A4; TWI544848B; EP3001782A1

Abstract

低融点樹脂製成形品の成形体の接続用端子とフレキシブルシートの接続用端子とが対向配置される配置工程と、前記配置工程の後で電磁誘導加熱が行われる電磁誘導加熱工程とを具備し、前記電磁誘導加熱によって、前記成形体の接続用端子と前記フレキシブルシートの接続用端子との間に設けられたハンダが溶融し、この時に前記低融点樹脂製の成形体が熱損傷を受けることなく、前記溶融ハンダが硬化して前記成形体の接続用端子と前記フレキシブルシートの接続用端子とが接合される。

Description

電気製品の製造方法

　本発明は電気製品の製造方法に関する。

　配線Ａの端子と配線Ｂの端子とがハンダ接合された電気製品は周知である。前記ハンダ接合は、各々の端子の間にハンダが置かれた後、前記ハンダが、加熱され、溶融することによって、行われている。前記加熱には、一般的には、リフロー炉が用いられる。

　製品には、現在、樹脂が用いられていることが多い。樹脂が用いられていない電気製品は皆無であると言っても過言ではない。樹脂製品がリフロー炉（加熱炉）に入れられて加熱された場合、前記樹脂の部分は熱損傷を受ける恐れが有る。この為、前記樹脂は耐熱性が要求されている。すなわち、耐熱性が悪い（融点が低い：軟化温度が低い）樹脂は、前記の場合、採用されない。

　しかしながら、融点（軟化温度）が低い樹脂を積極的に使用したい場合が有る。配線が形成されたシートが、熱成形によって、所定形状に成形される場合である。熱成形が必要と言うことは、低融点（軟化温度：耐熱温度）樹脂が要求される。なぜならば、耐熱性（融点：軟化温度）が高い場合、熱成形が困難であるからによる。

ＷＯ２００４／０９３２０５特開２００９－２０６２６９号公報

　本発明が解決しようとする課題は、低融点（軟化温度）樹脂製の成形品に設けられている外部接続用端子と、フレキシブルシートに設けられている外部接続用端子とがハンダ接合されるに際して、前記低融点（低軟化温度）樹脂製の成形品が熱損傷を受けることが無い技術を提供することである。

　本発明は、
　成形体とフレキシブルシートとが組み立てられて電気製品が製造される方法であって、
　前記成形体は、融点が３００℃以下の熱可塑性樹脂が用いられて構成され、
　前記フレキシブルシートは、前記成形体の構成樹脂よりも耐熱性に優れた樹脂が用いられて構成され、
　前記成形体には、少なくとも、所定パターンの配線と、前記配線の幅よりも広い幅の接続用端子とが設けられてなり、
　前記フレキシブルシートには、少なくとも、所定パターンの配線と、前記配線の幅よりも広い幅の接続用端子とが設けられてなり、
　前記方法は、
　　前記成形体の前記接続用端子と、前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが、対向配置される配置工程と、
　　前記配置工程の後、電磁誘導加熱が行われる電磁誘導加熱工程
とを具備してなり、
　前記成形体の接続用端子と前記フレキシブルシートの接続用端子との間に設けられたハンダが、前記電磁誘導加熱によって、溶融し、前記成形体の前記接続用端子と前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが接合される
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　本発明は、
　前記電気製品の製造方法であって、
　前記成形体は、
　　前記配線および前記接続用端子が、前記熱可塑性樹脂製のシートに、設けられる配線パターン形成工程と、
　　前記配線パターン形成工程後、前記シートが、加熱され、所定形状に成形される成形工程と
を経て得られたものである
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　本発明は、
　成形体とフレキシブルシートとが組み立てられて電気製品が製造される方法であって、
　所定パターンの配線および前記配線の幅よりも幅広な接続用端子が、融点が３００℃以下の熱可塑性樹脂製のシートに、設けられる配線パターン形成工程と、
　前記配線パターン形成工程後、前記シートが、加熱され、所定形状に成形される成形工程と
　所定パターンの配線および前記配線の幅よりも幅広な接続用端子が、前記成形体の構成樹脂よりも耐熱性に優れた樹脂製のフレキシブルシートに、設けられる配線パターン形成工程と、
　前記成形体の前記接続用端子と、前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが、対向配置される配置工程と、
　前記配置工程の後、電磁誘導加熱が行われる電磁誘導加熱工程
とを具備してなり、
　前記成形体の接続用端子と前記フレキシブルシートの接続用端子との間に設けられたハンダが、前記電磁誘導加熱によって、溶融し、前記成形体の前記接続用端子と前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが接合される
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　本発明は、
　前記電気製品の製造方法であって、
　前記成形体は、
　　その厚さが０．５～２ｍｍ、
　　前記配線幅ａ１が５～１００μｍ、
　　前記接続用端子の幅ａ２が１００～５００μｍ、
　　ａ２＞ａ１
であり、
　前記フレキシブルシートは、
　　その厚さが２５～３００μｍ、
　　前記配線幅ｂ１が５０～１００μｍ、
　　前記接続用端子の幅ｂ２が１５０～５００μｍ
である
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　本発明は、
　前記電気製品の製造方法であって、
　前記成形体における前記接続用端子の１個当たりの面積は０．３ｍｍ^２以上であり、
　前記フレキシブルシートにおける前記接続用端子の１個当たりの面積は０．３ｍｍ^２以上である
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　本発明は、
　前記電気製品の製造方法であって、
　前記成形体は、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アミド系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂の群の中から選ばれる何れかの熱可塑性樹脂が用いられて構成され、
　前記フレキシブルシートは、イミド系樹脂の群の中から選ばれる何れかの樹脂が用いられて構成されてなる
ことを特徴とする電気製品の製造方法を提案する。

　耐熱温度が低い熱可塑性樹脂製の成形品の外部接続用端子と、フレキシブルシートに設けられている外部接続用端子とがハンダ接合されるに際して、前記樹脂製成形品が熱損傷を受けることが無い。

　ハンダ付けが良好に行われる。

　生産性が高い。

シートの平面図成形体の斜視図フレキシブルシートの平面図成形体にフレキシブルシートがハンダ接合された製品の斜視図

　本発明は電気製品の製造方法である。前記電気製品には電子製品も含まれる。前記製品としては、例えば携帯端末（例えば、携帯情報端末）などが挙げられる。その他にも、情報機器、映像機器などが挙げられる。前記製品には、最終製品の他に、部品も含まれる。

　前記方法は配置工程を具備する。前記配置工程は、熱可塑性樹脂製の成形体とフレキシブルシート（ＦＰＣ）とが対向配置される工程である。前記成形体の表面に露出している接続用端子と、前記フレキシブルシートの表面に露出している接続用端子とが、対向配置される。前記成形体には、所定パターンの配線と、前記接続用端子とが、設けられている。前記接続用端子の全部または一部は、前記成形体の表面に露出している。（前記成形体の前記表面露出接続用端子の幅：ａ２）＞（前記成形体の前記配線の幅：ａ１）である。前記フレキシブルシート（ＦＰＣ）には、所定パターンの配線と、前記接続用端子とが、設けられている。前記接続用端子の全部または一部は、前記フレキシブルシートの表面に露出している。（前記フレキシブルシートの前記表面露出接続用端子の幅：ｂ２）＞（前記フレキシブルシートの前記配線の幅：ｂ１）である。

　前記成形体は熱可塑性樹脂で構成されている。特に、融点が３００℃以下の樹脂で構成されている。好ましくは、融点が１００℃以上の樹脂で構成されている。融点（耐熱温度：軟化温度）が高いと、熱成形によって、二次元状シートを三次元の形状に成形することが、それだけ、困難になる。熱成形性の観点から、本発明では、融点が３００℃以下の熱可塑性樹脂を必須要件とした。より好ましくは、融点が２７０℃以下の熱可塑性樹脂である。更に好ましくは、融点が２６０℃以下の熱可塑性樹脂である。本発明ではハンダ接合が必須である。従って、ハンダ付け温度に耐えられる樹脂でなければならない。ハンダの融点は、一般的には、１９０～２３０℃程度である。例えば、錫・銀・銅合金の融点は２１８℃、錫・亜鉛合金の融点は１９７℃、錫・銅合金の融点は２２７℃である。従って、前記樹脂は融点が１００℃以上の樹脂であることが好ましい。更に好ましくは、１３０℃以上の樹脂であった。耐熱温度（軟化温度）は、通常、融点より低い。このことから、かつ、ハンダ接合は局所的であることから、樹脂の融点がハンダの融点よりも、多少、低い場合でも、大きな問題は起きなかった。樹脂の融点がハンダの融点よりも大幅に低い場合には、問題が起きた。従って、融点が上記範囲の樹脂が好ましかった。熱成形が行われることから、前記樹脂は熱可塑性樹脂であることが必要であった。前記樹脂としては、例えばオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン（融点：９５～１４０℃、耐熱温度：７０～１１０℃）、ポリプロピレン（融点：１６８℃、耐熱温度：１００～１４０℃）等）が挙げられる。アクリル系樹脂（メタクリル系樹脂も含まれる。融点：１６０℃、（耐熱温度：７０～９０℃）が挙げられる。ポリエステル系樹脂（例えば、ＰＥＴ（融点：２５５℃、耐熱温度：２００℃））が挙げられる。スチレン系樹脂（融点：１００℃、耐熱温度：７０～９０℃）が挙げられる。ＡＳ樹脂（融点：１１５℃、耐熱温度：８０～１００℃）が挙げられる。ＡＢＳ樹脂（融点：１００～１２５℃、耐熱温度：７０～１００℃）が挙げられる。塩化ビニル系樹脂（融点：８５～１８０℃、耐熱温度：６０～８０℃）が挙げられる。アミド系樹脂（例えば、ナイロン系樹脂（融点：２２５℃、耐熱温度：８０～１４０℃）が挙げられる。アセタール系樹脂（融点：１８１℃、耐熱温度：８０～１２０℃）が挙げられる。ポリカーボネート（融点：１５０℃、耐熱温度：１２０～１３０℃）が挙げられる。

　前記フレキシブルシートも樹脂で構成される。前記フレキシブルシートは、好ましくは、耐熱温度が高い樹脂で構成される。特に、［（前記フレキシブルシートを構成する樹脂の耐熱温度）＞（前記成形体を構成する樹脂の耐熱温度）］を満足する樹脂で構成される。高耐熱温度の樹脂としては、例えばイミド系樹脂（熱硬化性樹脂：耐熱温度５００℃以上）が挙げられる。前記フレキシブルシートは、前記成形体の如く、熱成形が必須では無い。従って、耐熱温度（熱変形温度）が低いことは要求されない。後述のハンダ付けによる影響を考慮すると、フレキシブルシートは、高い耐熱温度を持つことが好ましい。前記フレキシブルシートは、一般的に、厚さが薄い。従って、前記フレキシブルシートは、前記成形体よりも、耐熱性に富む素材で構成されることが好ましい。前記フレキシブルシートは、好ましくは、耐熱温度が３００℃を越える樹脂で構成されることが好ましい。熱硬化性樹脂は、一般的に、耐熱性に優れている。従って、前記フレキシブルシートは、好ましくは、熱硬化性樹脂で構成される。尚、場合によっては、ポリエステル系樹脂が用いられる場合も有る。

　前記方法は電磁誘導加熱工程を具備する。前記電磁誘導加熱工程は、前記配置工程の後に、行われる。電磁誘導によって発熱現象が起きる。前記成形体の接続用端子（導電材：金属材）と前記フレキシブルシートの接続用端子（導電材：金属材）とその間に設けられたハンダが、前記電磁誘導加熱によって、溶融する。この結果、前記成形体の前記接続用端子と前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが接合される。

　前記成形体の耐熱性は、前記フレキシブルシートの耐熱性に比べると、劣る。耐熱性が低いことによる欠点の改善が、成形体の厚さ（肉厚）を厚くすることによって、図られた。すなわち、前記成形体の厚さ（肉厚）は、好ましくは、０．５（より好ましくは、１ｍｍ以上）～２ｍｍであった。厚い場合、前記成形体の熱損傷度合は小さい。しかし、熱成形が困難になる。逆に、薄い場合、熱損傷が目立つ。従って、成形体の好ましい厚さは前記範囲内の値であった。前記成形体に形成されている配線幅ａ１は、例えば５～１００μｍであった。前記成形体の接続用端子の幅ａ２は、例えば１００（好ましくは、１５０μｍ以上）～５００μｍであった。ａ２＞ａ１であった。前記接続用端子の露出部分の面積は、好ましくは、０．３（より好ましくは、０．５ｍｍ^２以上）～１．５ｍｍ^２であった。電磁誘導による発熱量Ｑは次の式で表される。Ｑ＝（Ｖ^２／Ｒ）×ｔ［Ｖ＝印加電圧：Ｒ＝抵抗：ｔ＝時間］。前記面積が小さ過ぎた場合、電磁誘導による発熱量が少ない。この為、ハンダ付け特性が悪い。前記面積が大き過ぎた場合、電磁誘導による発熱量が大きくなる。この為、成形体の熱損傷が懸念された。従って、１個の接続用端子の面積（接続用端子の露出部分の面積）は、好ましくは、０．３～１．５ｍｍ^２であった。接続用端子と配線とを比べると、接続用端子の幅は配線の幅より広い。従って、単位長さ当たりの面積は、接続用端子の方が広い。すなわち、電磁誘導によって生じる発熱量は、配線部分よりも接続用端子部分の方が多い。配線部分においては発熱量が少ない。このことは、接続用端子の部分に配置されたハンダのみが加熱されることを意味する。成形体の熱損傷は考えられない。

　前記フレキシブルシートは、その厚さ（肉厚）が、好ましくは、２５～３００μｍ（より好ましくは、２００μｍ以下。更に好ましくは１５０μｍ以下。特に好ましくは、５０μｍ以下。より好ましくは、３０μｍ以上。）であった。前記フレキシブルシートに形成されている配線幅ｂ１は、例えば５０～１００μｍであった。前記フレキシブルシートの接続用端子の幅ｂ２は、例えば１５０～５００μｍであった。１個の接続用端子の面積（接続用端子の露出部分の面積）は、好ましくは、０．３（より好ましくは、０．５ｍｍ^２以上）～１．５ｍｍ^２であった。

　前記フレキシブルシートは、［（前記フレキシブルシートを構成する樹脂の耐熱温度）＞（前記成形体を構成する樹脂の耐熱温度）］を満足する。これは、フレキシブルシートは、本来、フレキシブル性が要求される。厚さが薄いことが要求される。厚さが薄いと、それだけ、熱損傷度が大きい。従って、フレキシブルシートが薄くても、フレキシブルシートの樹脂の融点が成形体の樹脂の融点より高い場合、フレキシブルシートには熱損傷が起き難い。

　前記成形体は、例えば、配線パターン形成工程、及び成形工程を経て、作製される。前記配線パターン形成工程は、前記配線および前記接続用端子が、前記樹脂製シートに、形成される工程である。配線パターン形成工程は公知である。勿論、公知な技術に限定されない。前記成形工程は、前記配線パターンが形成された樹脂製シートが、加熱され、所定形状に成形される工程である。前記成形工程は、例えば加熱プレス工程である。成形工程は公知である。勿論、公知な技術に限定されない。前記成形体は、前記成形工程を経て、作製される。

　前記電磁誘導加熱工程は、その電磁誘導加熱によって、前記成形体が熱損傷を受けないように行われる。電磁誘導加熱装置は公知である。勿論、新規な電磁誘導加熱装置が用いられても良い。前記特許文献２では、電磁誘導加熱によって、樹脂製ケースの一部が溶融している。特許文献２は、前記溶融現象を、積極的に、利用したものである。しかし、本発明にあっては、このような熱損傷（溶融）が起きないようにしている。前記特許文献１では、ハンダの加熱（溶融）に電磁誘導加熱が用いられている。しかし、前記特許文献１のＦＰＣはポリイミド（ＰＩ）フィルムが用いられたＦＰＣである。ポリイミドは耐熱温度が５００℃以上である。従って、ハンダ付け温度に加熱されても、ＦＰＣが溶融（熱損傷）の恐れはない。従って、耐熱性に劣る樹脂を必須とした場合において、電磁誘導加熱による熱損傷の発生を防止すると共に、ハンダ接合が綺麗に行われるようにする為には、如何にすれば良いかのヒントは、前記特許文献１，２からは得られない。すなわち、本発明の要件は、前記特許文献１，２からは、到底に、想像できない。

　以下、より具体的な実施形態が挙げられる。但し、本発明は以下の実施形態のみに限定されない。本発明の特長が大きく損なわれない限り、各種の変形例や応用例も本発明に含まれる。

　図１～図４は本発明の製造方法の説明図である。図１は、シートの平面図である。図２は、成形体（図１のシートが熱成形によって、所定形状に成形された成形体）の斜視図である。図３は、フレキシブルシートの平面図である。図４は、成形体にフレキシブルシートがハンダ接合された製品の斜視図である。

　先ず、四角形状の透明樹脂（例えば、透明性に優れたアクリル系樹脂）製のシート（厚さ：１．５ｍｍ）１が用意された。ＰＭＭＡ製のシート１の表面および裏面に所定パターンの電極が形成された。引出配線（幅：０．１ｍｍ）が形成された。更に、外部接続用の端子２が形成された。前記端子は長方形状（幅：０．５ｍｍ　長さ：３ｍｍ）である（図１参照）。前記電極と前記引出配線と前記端子２とは、電気的に、接続されている。前記電極と前記引出配線とは、共に、透明な素材で構成されているので、図示されてない。前記端子２も透明な素材で構成されている。説明の都合上、前記端子２は図示されている。前記電極、前記引出配線、及び前記端子２の形成には、公知な技術が、適宜、採用される。従って、詳細は省略される。

　外部接続用の端子２等が形成されたシート１が、熱成形によって、三次元形状（例えば、ケース状）の成形体３に成形された（図２参照）。成形体３の形状は、目的とする製品によって、決まる。ＰＭＭＡの耐熱温度は７０～９０℃である。ＰＭＭＡの軟化温度は８０～１００℃である。ＰＭＭＡの融点は１６０℃である。従って、ＰＭＭＡ製シート１の熱成形は、簡単である。前記熱成形には、公知な技術が、適宜、採用される。従って、詳細は省略される。

　４はフレキシブルシート（ＦＰＣ）である。フレキシブルシート４の構成素材（樹脂）はポリイミド樹脂である。耐熱温度は５００℃以上である。フレキシブルシート４の厚さは４０μｍである。フレキシブルシート４には、外部接続用の端子５，６が形成されている。端子５と端子６とは、幅０．１ｍｍの線７で、接続されている。端子５の形状と端子２の形状とは同一である。端子５と端子６との間は絶縁皮膜で覆われている。端子５，６の部分は絶縁皮膜で覆われていない。従って、端子５，６の表面は露出している。

　成形体３とフレキシブルシート４とが、端子２と端子５とが対向するよう、突き合わされた。ハンダ（錫・銀・銅合金：融点＝２１８℃）が、端子２と端子５との間に、設けられた。成形体３とフレキシブルシート４との仮止体が、電磁誘導加熱装置内に、配置された。電磁誘導加熱が行われた。その結果、端子２と端子５とは、ハンダによる接合が綺麗に行われていた。ハンダが溶融したにも拘わらず、成形体３には、熱損傷が、全く、認められなかった。成形体３は耐熱性が低い。成形体３の融点は１６０℃前後である。ハンダ接合が行われても、熱損傷が成形体３に認められなかった。このことは、実に、驚きであった。耐熱性が低い樹脂製品におけるハンダ接合に、小面積の金属部分のみが発熱する電磁誘導加熱が効果的であることは、これまで、全く、知られてなかった。更に、ハンダ作業が短時間で済む。

　電磁誘導加熱ではなく、加熱炉が用いられた。この場合、熱損傷がＰＭＭＡ製の成形体に認められた。

　電磁誘導加熱では無く、レーザービーム照射によって、ハンダを溶融し、端子同士の接合が試みられた。しかし、電気製品における端子の数は、図１からも判る通り、多い。この為、レーザービーム照射による接合方式は作業性（生産性）が極めて悪かった。

１　　　　　　ＰＭＭＡ製シート
２　　　　　　外部接続用端子
３　　　　　　成形体
４　　　　　　フレキシブルシート
５，６　　　　外部接続用端子

Claims

　成形体とフレキシブルシートとが組み立てられて電気製品が製造される方法であって、
　前記成形体は、融点が３００℃以下の熱可塑性樹脂が用いられて構成され、
　前記フレキシブルシートは、前記成形体の構成樹脂よりも耐熱性に優れた樹脂が用いられて構成され、
　前記成形体には、少なくとも、所定パターンの配線と、前記配線の幅よりも広い幅の接続用端子とが設けられてなり、
　前記フレキシブルシートには、少なくとも、所定パターンの配線と、前記配線の幅よりも広い幅の接続用端子とが設けられてなり、
　前記方法は、
　　前記成形体の前記接続用端子と、前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが、対向配置される配置工程と、
　　前記配置工程の後、電磁誘導加熱が行われる電磁誘導加熱工程
とを具備してなり、
　前記成形体の接続用端子と前記フレキシブルシートの接続用端子との間に設けられたハンダが、前記電磁誘導加熱によって、溶融し、前記成形体の前記接続用端子と前記フレキシブルシートの前記接続用端子とが接合される
ことを特徴とする電気製品の製造方法。
　前記成形体は、
　　その厚さが０．５～２ｍｍ、
　　前記配線幅ａ１が５～１００μｍ、
　　前記接続用端子の幅ａ２が１００～５００μｍ
　　ａ２＞ａ１
であり、
　前記フレキシブルシートは、
　　その厚さが２５～３００μｍ、
　　前記配線幅ｂ１が５０～１００μｍ、
　　前記接続用端子の幅ｂ２が１５０～５００μｍ
である
ことを特徴とする請求項１の電気製品の製造方法。
　前記成形体における前記接続用端子の１個当たりの面積は０．３～１．５ｍｍ^２であり、
　前記フレキシブルシートにおける前記接続用端子の１個当たりの面積は０．３～１．５ｍｍ^２である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２の電気製品の製造方法。
　前記成形体は、
　　前記配線および前記接続用端子が、前記熱可塑性樹脂製のシートに、設けられる配線パターン形成工程と、
　　前記配線パターン形成工程後、前記シートが、加熱され、所定形状に成形される成形工程と
を経て得られたものである
ことを特徴とする請求項１～請求項３いずれかの電気製品の製造方法。
　前記成形体は、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アミド系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル系樹脂、アセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂の群の中から選ばれる何れかの熱可塑性樹脂が用いられて構成され、
　前記フレキシブルシートは、イミド系樹脂の群の中から選ばれる何れかの樹脂が用いられて構成されてなる
ことを特徴とする請求項１～請求項４いずれかの電気製品の製造方法。